[發(fā)明專利]一種基于理想平板樣品的幾何放大效應研究界面的方法

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• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN109102488A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 萬克樹;楊彬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/00;G06T19/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發(fā)明公開了一種基于理想平板樣品的幾何放大效應研究界面的方法，包含如下步驟：步驟1，制備包含平板的理想樣品；步驟2，通過實驗獲取三維圖像數(shù)據(jù)；步驟3，根據(jù)平板在三維圖像數(shù)據(jù)中的位置，選擇感興趣區(qū)域VOI；步驟4，根據(jù)平板在三維圖像數(shù)據(jù)中的取向，利用數(shù)字圖像處理中的圖像旋轉功能轉動VOI圖像，讓平板和要導出的二維切片成合適角度，獲得所需角度的三維圖像數(shù)據(jù)；步驟5，從步驟4的三維圖像數(shù)據(jù)中導出二維圖像數(shù)據(jù)；步驟6，對二維圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字圖像處理和統(tǒng)計，獲得界面信息。本發(fā)明方法利用理想平板樣品簡化界面，解決了實際界面非常復雜的問題；同時利用幾何放大效應放大界面，彌補界面分辨率不足的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于理想平板樣品的幾何放大效應研究界面的方法，屬于材料微結構表征技術領域。

背景技術

眾所周知，界面是材料或結構中普遍存在的組成部分，比如顆粒堆積材料或粉體材料中顆粒粉體和容器的物理界面，再比如水泥基復合材料、樹脂復合材料等化學反應形成的界面。界面是具有一定厚度的薄層區(qū)域，其結構和性質一般與兩邊的基體不同，是材料和結構內部的薄弱部分，會直接影響到材料內部物質的運輸和能量的傳遞等，從而進一步影響材料的宏觀性能和服役壽命等，因此界面研究對于提高材料的性能具有重要意義。

目前界面研究主要集中在界面微結構研究以及界面與材料性能關聯(lián)研究方面。表征界面的技術主要有光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡(SEM)等二維成像技術。比如SEM主要用于界面形貌以及界面組成微結構的研究，通常是采用SEM的獲得材料一個刨開面上的二維圖像信息，然后對圖像進行圖像分割和圖像統(tǒng)計，從而定量表征界面的組成及微結構分布情況。但需要指出的是，樣品制作是定量SEM技術的一個瓶頸，例如磨樣，樣品太薄或太厚都會影響檢測結果，且磨樣在一定程度上會對材料結構造成損壞，從而影響界面研究結果。不管是SEM還是光學顯微鏡，普遍存在制樣困難、有損檢測以及二維數(shù)據(jù)缺乏三維代表性等問題。

近年來，以X射線斷層掃描(CT)技術為代表的三維成像技術在界面研究中獲得了越來越多的應用，比如X射線CT、伽馬射線CT、核磁共振CT、中子CT、聚焦粒子束結合電子顯微鏡都可以得到的三維圖像數(shù)據(jù)。然而考慮到界面的微小尺度，這些三維成像技術的空間分辨率還難以充分地分辨界面內的組成微結構信息。比如水泥基復合材料界面尺度在數(shù)微米到數(shù)十個微米之間，而高分辨X射線CT技術的分辨率僅可以達到1微米左右。借助于高分辨X射線CT，雖然肉眼可以看到界面，但是要對這么小的界面區(qū)域進行統(tǒng)計分析還是非常困難的。此外，實際材料中，由于集料形狀、集料空間位置關系以及缺陷的存在等使得界面非常復雜，給界面研究造成了困難。因此，找到一種方法來簡化界面，并彌補分析界面技術在分辨率上的不足，對界面研究是非常重要的。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于理想平板樣品的幾何放大效應研究界面的方法，該方法利用理想平板樣品簡化界面，解決了實際界面非常復雜的問題；同時利用幾何放大效應放大界面，彌補界面分辨率不足的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種基于理想平板樣品的幾何放大效應研究界面的方法，包含如下步驟：

步驟1，制備包含平板的理想樣品；

步驟2，通過實驗獲取三維圖像數(shù)據(jù)；

步驟3，根據(jù)平板在三維圖像數(shù)據(jù)中的位置，選擇感興趣區(qū)域VOI；

步驟4，根據(jù)平板在三維圖像數(shù)據(jù)中的取向，利用數(shù)字圖像處理中的圖像旋轉功能轉動VOI圖像，讓平板和要導出的二維切片成合適角度，獲得所需角度的三維圖像數(shù)據(jù)；合適角度包括零度但不限于零度；

步驟5，從步驟4的三維圖像數(shù)據(jù)中導出二維圖像數(shù)據(jù)；

步驟6，對二維圖像數(shù)據(jù)進行數(shù)字圖像處理和統(tǒng)計，獲得界面信息。